材料科学与工程基础作业讲评

第六次作业

中文

3-25 （a）99.8Fe和0.2C钢在800℃是什么相？（b）写出这些相的成分,（c）这些相各是多少百分比？

（a）：F （铁素体C溶于α-Fe中的固溶体）+ A（奥氏体C溶于γ-Fe所形成的间隙固溶体）

（b）：F 0.01%C; A 0.4%C

(c): 杠杆法则: A⨯(0.4-0.2)=F ⨯ (0.2-0.01)

A/F =0.95/1 故: A是48.7%; F是51.3%

3-26 解释以下名词

金属键、晶格、晶胞、合金、组元、相、机械混合物、铁素体、奥氏体、渗碳体、马氏体、黄铜、青铜、形变铝合金、非晶态

金属键：金属正离子密排成晶格，所有自由电子在其中运动，相互间通过库伦引力结合的键合作用。

晶格：从晶体中粒子的三维长程有序排列方式抽象出来的几何空间格子。晶胞：晶格中可完全表示晶格的基本重复单位。

合金：两种以上金属，或金属与非金属组成的有金属特性的物质。

组元：合金中的基本独立物质。

相：体系中结构状态和性质都相同均匀的组成部分。

机械混合物：固态时由不能相互溶解的两相（以上）组成的混合物。

铁素体：C溶于α-Fe中的固溶体。

奥氏体：C溶于γ-Fe中的固溶体。

渗碳体：C和Fe形成的稳定间隙化合物Fe3C。

马氏体：C在α-Fe中的过饱和固溶体。

黄铜：以Cu为主，以Zn及其它元素为辅组成的合金。

青铜：以Cu为主，以Sn等元素为辅组成的合金。

形变铝合金：加热到固溶线以上为均匀单相的适于压力加工的固溶体。

非晶态：从液（或气）态快速冷凝得到的未结晶的固态。

3-28默画出Fe-Fe3C相图，说明相图中的主要点、线的意义，填出各相区的主要组织和组成物。书P112

J包晶点, HJB——包晶线 LB+δH AJ

S 共析点，PSK——共析线 AS FP+ Fe3C

C 共晶点，ECF——共晶线 LC AE+ Fe3C

2-11 金为fcc结构，其密度为19.3Mg/m-3(a)算出一个金原子的质量？(b)每mm3的金有多少个原子？(c)根据金的密度，某颗含有1021个原子的金粒，体积是多少？(d)假设金原子是=0.1441nm),并忽略金原子之间的空隙，则1021个原球形(r

Au

子占多少体积？(e)这些金原子体积占总体积的多少百分比？

2-11：（a）: Au：fcc. a = 4.0788A0

4 x

19.3 (g/cm3) =

[4.0788×10-8 (cm) ]3

x = 3.274×10-22（g）

(b) 1(mm3)/ [(4.07888×10-7mm)3 /4（个）]= 5.895×1019(个)

(c) v=1021×3.274×10-22（g）/ 19.3g/cm3 = 1.696×10-2（cm3）

(d) v’ = 1021 × (4/3)π(0.1441×10-7cm)3 = 1.253×10-2 (cm3)

(a)v’/ v = 1.253×10-2 / 1.696×10-2 = 0.7388 = 73.88%

英文

3.9 Calculate the radius of an iridium atom given that Ir has an FCC crystal structure, a density of 22.4 g/cm3, and an atomic weight of 192.2 g/mol.

解：FCC，每个晶胞4个原子，

则ρ= n M / Vc N A

有：4*192.2/ a3*6.02 1023=22.4

得：a= 0.3847nm

又因为：FCC 所以有：a=4R /√2

R= 0.136nm

答：iridium的半径为0.136nm.

3.15 Below are listed the atomic weight, density, and atomic radius for three hypothetical alloys. For each determine whether its crystal structure is FCC, BCC, or simple cubic and then justify your determination. A simple cubic unit cell is shown in Figure 3.40.

每个晶胞x个原子，

每个原子质量：

m=原子量(g/mol)/[6.02⨯1023(个/mol)]

每个原子质量：

A B C

12.86⨯10-23 g 17.87⨯10-23 g21.15⨯10-23 g 密度= x个⨯m/ a 3

A B C

8.22 13.42 9.23

原子半径R：

A B C

0.125 0.133 0.142

简单立方1个原子，晶胞参数=2R，计算A,C刚好。

面心立方4个原子，晶胞参数=4R /√2，计算B刚好。

10.60 The mass fractions【质量分数】 of total ferrite【铁素体】 and total cementite【渗碳体】 in an iron–carbon alloy are 0.88 and 0.12, respectively. Is this a hypoeutectoid【亚共析含碳<0.77%】 or hypereutectoid【过共析含碳0.77%~2.11%】 alloy? Why?书p113

Hypereutectoid alloy

过共析钢

Fe-0.88wt%, Fe3C-0.12wt%

0.12×12/M Fe3C/1=0.8%